國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

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乾冰好好玩

注意:有鑑於發生多次爆炸意外事件,本遊戲嚴禁讓小朋友自行把玩乾冰。如果沒有把握教室的常規管理,或無法掌控小朋友行為,請勿進行本項遊戲!

操作過程與現象

準備材料:乾冰、金屬湯匙、清潔劑、杯子

乾冰經常被用來製造神祕、絢麗的舞台效果,但是也可以用來呈現有趣的現象喔。

(一)、喀喀作響的湯匙

取乾冰一小塊,將金屬湯匙(或是金屬盤子、刀叉等)直接放在乾冰上(如右圖),可以聽到湯匙發出尖銳的喀喀作響聲音,似乎是冷得受不了,發出慘叫聲哩。

湯匙發出的聲音會逐漸變小聲,如果將湯匙泡水,讓溫度回升,又可以再度發生聲音。

注意:乾冰的溫度很低(零下78,雖然很短暫的觸摸不至於立即凍傷,但請勿以手直接觸摸乾冰。

觀賞實驗影片(2.8M)

(二)、乾冰吹泡泡

取一杯子,倒入少量的水以及清潔劑(洗碗精),攪拌混和之後,再將一小塊乾冰放入杯子中,就可以看到杯子不停的冒出好多好多泡泡。(如圖1)

取另一杯子,加入少量的水(不要加清潔劑),再放入一小塊乾冰。用沾了清潔劑的濕抹布,慢慢抹過杯口,在杯口形成一個泡泡膜。慢慢地就可以形成一個大型的泡泡(如圖2),如果泡泡逐漸變大,最後泡泡破掉,仔細觀察二氧化碳的煙霧如何流動。

乾冰 

    圖1  觀賞實驗影片(5.7M)         圖2  觀賞實驗影片(2.8M)

(三)、深水炸彈(嚴禁小朋友自行操作)

取一空的寶特瓶(礦泉水的較佳),綁上一個重物(例如石頭;目的是讓寶特瓶能沉入水中)。寶特瓶裝少量水後,將小塊乾冰數個置入瓶中,快速旋緊瓶蓋後迅速丟入大的水池(或浴缸),並且撤退到距離十公尺以上。沒多久,就可以看到深水炸彈炸出很大的水花,而且聲勢驚人。

「深水炸彈」可以改用塑膠袋,炸開的威力比較小,安全性相對較高。而如果不丟入水中,只要是密閉的容器,乾冰產生的二氧化碳氣體也會讓容器爆裂。無論如何,爆裂過程具有一定的危險性,請自行斟酌是否操作。而乾冰一公斤約一百元,由於不易保存,操作前再行購買。

(四)乾冰吐煙圈

(1) 取一紙杯或塑膠杯,將杯底裁切一直徑約二公分的孔,並將杯口以塑膠袋用橡皮筋綁緊(塑膠袋要略為緊繃),如圖3。

(2) 由開口處倒入少量水,確定不會漏水之後,將一小塊乾冰丟入杯子內,再由杯口輕輕拍打(以手指輕敲即可),就可以看到無數的煙圈冒出來了(如圖4)。

 

原理

  乾冰是固態的二氧化碳,在室溫很容易昇華為氣態,體積增加相當大。而在「喀喀作響的湯匙」中,當金屬湯匙接觸到乾冰時,由於湯匙是室溫,和乾冰的溫度相差約100度,造成乾冰與湯匙的接觸面產生了大量的二氧化碳,湯匙因而被推開乾冰表面。湯匙離開乾冰表面後,因為重量掉下來,又和乾冰接觸,再次產生二氧化碳被推開。如此反覆,就產生了振動而發出聲音。

叮嚀的話

1.乾冰的溫度很低(-78℃),,雖然很短暫的觸摸不至於立即凍傷,但是請提醒小朋友不要用手直接觸摸。

2.如果沒有金屬湯匙,可以用鍋子、金屬盤子等等,也可以和乾冰接觸發出聲音。而如果金屬的溫度越高,聲音會持續的越久。

3.「深水炸彈」可以改用塑膠袋,炸開的威力比較小,安全性相對較高。而如果不丟入水中,只要是密閉的容器,乾冰產生的二氧化碳氣體也會讓容器爆裂。無論如何,爆裂過程具有一定的危險性,請自行斟酌是否操作。

4.乾冰一公斤約一百元,由於不易保存,操作前再行購買。

5.發生爆炸的意外事件,大多是小朋友自行將乾冰放入水壺或是其他容器後封閉之,封閉後乾冰昇華產生大量氣體,將容器炸開而受傷,因此做完實驗,務必將剩餘的乾冰收回,不要讓小朋友自行把玩!

參考資料

1.Buzzlehttp://www.buzzle.com/articles/dry-ice-experiments.html

2.Brian's Science Websitehttp://www.west.net/~science/co2.htm